Wie soll ich SPI-Leitungen routen?

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In meinem Schaltplan habe ich 4 SPI-Geräte zum Verbinden. Ich werde den SPI bis zu 8MHz betreiben. Sollte ich mich mit der Installation von Dämpfungswiderständen befassen? Source-Abschlusswiderstände? Soll ich sie sternförmig oder seriell verlegen? Beeinträchtigt das Hinzufügen vieler Durchkontaktierungen die Signalintegrität?

Ich muss auch hinzufügen, dass diese Geräte ziemlich nahe beieinander liegen, innerhalb von 25 mm.

spi pcb-design cksa361
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Antworten:

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Unter dem Gesichtspunkt der Signalintegrität sind 8 MHz nicht so schnell, sodass Sie wahrscheinlich mit einem vernünftigen Layout davonkommen können. Möglicherweise möchten Sie Abschlusswiderstände in das Layout einbeziehen. Wenn Sie sie nicht benötigen, können Sie einfach 0-Ohm-Widerstände installieren und diese bei der nächsten Überarbeitung weglassen. Ich würde das Layout (sternförmig oder seriell) so gestalten, wie es das Layout zulässt (z. B. kürzere Spuren). Stichleitungen werden für Hochgeschwindigkeits-Layouts als eine schlechte Sache angesehen, daher würde ich die eine oder andere auswählen und kein Schema haben, bei dem einige Teile seriell miteinander verbunden und andere davon abgezweigt sind. Halten Sie die Stichleitungen so kurz wie möglich, wenn Sie seriell auslegen. Das Hinzufügen von Durchkontaktierungen schadet der Signalintegrität, aber wie bereits erwähnt, haben Sie höchstwahrscheinlich ein so großes Zeitbudget bei 8 MHz, dass es keine Rolle spielt. Die andere Frage ist, haben Sie ein Boden- und Kraftflugzeug? In diesem Fall möchten Sie die auf dieselbe Ebene bezogenen Signale beibehalten (z. B. führen Sie die SCLK-Kurve nicht auf einer Seite der Karte aus, die auf die Grundebene und dann auf die andere Seite bezogen ist, und führen Sie sie eine Weile aus, die auf die Stromversorgung bezogen ist Flugzeug). Sie müssen sich wahrscheinlich lange Zeit um EMV-Probleme kümmern, bevor Sie sich um Signalintegritätsprobleme kümmern müssen, aber EMV ist möglicherweise kein Problem für Ihr Projekt.

bt2
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Die Taktfrequenz spielt eigentlich keine Rolle. Die Anstiegs- und Abfallzeit der Flanken bestimmt die Signalintegrität und die EMV-Bedenken. Wenn Sie die Anstiegsgeschwindigkeitssteuerung nicht verwenden und einen Transceiver verwenden, der viel schneller als 8 MHz arbeiten kann, können Sie sagen, dass 50 MHz alle Signalintegritäts- und EMV-Probleme verursachen, die bei 50 MHz auftreten würden, obwohl die Bustaktrate viel niedriger ist. Ein üblicher Weg, um damit umzugehen, besteht darin, einen Transceiver mit einer gewissen Anstiegsgeschwindigkeitsregelung zu verwenden oder externe Komponenten zu verwenden, um die Anstiegs- / Abfallzeiten zu verlangsamen.
Mark
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@Mark, Die Anstiegszeit führt zu EMV-Problemen, jedoch nicht unbedingt zu Integritätsproblemen. Das Zeitbudget ist mit 8 MHz so hoch, dass Sie alle Arten von EMV-Problemen ohne Probleme mit der Signalintegrität haben können, da die Signale stabil bleiben, bevor die Uhr die Daten speichert. Ich vermute, er hat hier fast 20ns Spielraum. Wenn das Problem so schlimm ist, dass die Uhr doppelt verriegelt wird oder so, kann es natürlich zu Problemen kommen, aber mit einem schrecklichen Layout ist dies nicht zu rechnen. Bei höheren Frequenzen werden Terminierung und Layout für die Integrität viel wichtiger, aber die meisten Leute denken nicht einmal über SPI nach
bt2
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Warum kann im Allgemeinen (bei 4-Lagen-Leiterplatten mit Masse und Stromebene) das Migrieren von einer Seite der Platine auf die andere durch das Ändern der Referenz von der Masseebene zur Stromversorgung zu elektromagnetischen Störungen führen?
Mohammadsdtmnd
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Das hängt von der Kantenrate ab. Wenn es von einem schnellen Universalchip, z. B. einem FPGA, angetrieben wird, ist es Ihnen vielleicht egal. Aber bei 25 mm bist du in Ordnung, es sei denn, die Anstiegszeit ist so schnell.

Wie @ bt2 sagte, beeinträchtigen Durchkontaktierungen die Signalintegrität, aber ich würde mir in dieser Entfernung keine Sorgen machen.

Brian Carlton
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